CN100540263C - 致动器 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种致动器，尤其用于注射压缩机的锁闭单元，其包括液压的力转换器(2)，该力转换器具有两个相对彼此移动且有效面积不同的两个活塞单元(20，38)。前述部件与力转换器(2)的气缸或隔板(16)一起包围出压力腔。较小活塞单元(20)电气地驱动，其中较小活塞单元(20)的轴向位移可被传递到气缸(16)。气缸(16)能借助于液压夹紧设备(18，74)相对于注射压缩机的底板(4)固定。根据本发明，夹紧所需的压力由高压蓄能器(40)传送，所述高压蓄能器(40)可在较小活塞单元(20)的位移期间被装载。

Description

致动器
技术领域
本发明涉及致动器，尤其是用于根据权利要求1前序部分所述的注射模塑机或注射压缩机的锁闭单元、注射单元、滑块或推出器。
背景技术
最近，注射模塑机已经提供有电气和液压致动器，其中通过电气驱动来以相对弱的力高速地执行调节运动，而在需要与相对小的调节运动一起应用强的轴向力时液压驱动则是特别有利的。
例如，就塑料注射模塑机的锁闭单元而言，驱动单元必须满足两个重要的不同任务。一方面，其必须尽可能快地移动用来闭合和打开模具的模具夹板以便将制造注射模塑零件的周期时间保持得尽可能短。另一方面，其必须将强的夹紧力应用于模具夹板以使得在注射模塑期间能逆着高的内压力将模具夹紧。因此，致动器必须设计为使得其适合于高速地执行调节运动以及在冲程相对较小时施加强的力。这种要求也适用于注射模塑机的排出器、滑块或注射单元。
从申请人的DE 101 21 024 A1中可以知道一种致动器，其能满足前述要求。这种致动器包括液力转换器，该液力转换器的较小活塞单元由电气操纵的螺旋升降装置致动以闭合模具。所述较小活塞单元可由一单个较小活塞或者多个活塞构成。它们与一个气缸或隔板以及力转换器的大活塞一起包围压力腔，其中通过将较小活塞单元移动入压力腔可以产生高压，所述高压通过大活塞的大有效面积作用在可移动的模具夹板上，那么模具夹板就能以较大的力夹紧。在模具以相对小的力快速闭合期间，隔板间接地连接至主轴布置的主轴螺母以使得具有较小直径的活塞单元、大活塞以及隔板被主轴布置一起移动。对于施加较大的力，隔板摩擦地固定至注射模塑机的底板，以使得模具的进一步闭合运动通过将较小活塞单元移动入压力腔合通过力转换器的大活塞的适当轴向运动而受到限制。在已知的解决方案中(尤其参见图32)，压力腔中的压力施加于气缸的外壁以便夹紧。气缸壁是弹性的以使得，当在压力腔中形成高压时，其逆着注射模塑机的底板向外弹性地变形并且因而被夹紧。气缸被摩擦地固定以使得，在主轴布置进一步进给时，压力腔减小并且能形成强的夹紧力。
在这种已知的实施例中，气缸在快速进给期间液压地结合至螺旋升降装置，其中液压蓄能器相对高的压力施加于位于可随同螺旋升降装置运动的隔盘和大活塞之间的腔以使得，压力介质像刚性驱动机构那样起作用并且大活塞参与螺旋升降装置的轴向进给。大活塞在气缸处又由相对强的弹簧支撑，以使得其被该弹簧驱动。当模具闭合时，隔盘和大活塞之间的压力腔通过连接至低压蓄能器而释放。于是，小活塞单元减小压力腔以使得气缸如前所述那样被夹紧并且压力腔中的压力进一步增大以使得大活塞以大的夹紧力作用在模具夹板上。
于是，在由小活塞单元和大活塞所包围的压力强中的压力已经达到某一最小值时，只可能将气缸夹紧到注射模塑机的底板。已经证明了，例如，就其中熔料与正常喷射模塑相反没有注射到闭合但是最初部分打开的模具内的注射压缩模塑而言，注射操作开始时压力腔中的压力并不足以能以足够的力夹紧气缸。
发明内容
与之相比，本发明的目标是提供一种致动器，尤其是用于注射模塑机或注射压缩机的锁闭单元、注射单元、滑块或推出器，其中允许力转换器的气缸可靠地固定至机器的底板。
这个目标由包括权利要求1特征的致动器来实现。
根据本发明，除了由较小活塞单元和大活塞单元以及气缸所包围的压力腔之外，力转换器还包括由较小活塞单元或可由其移动的装置分段地(in sections)地包围的另一腔。在通过较小活塞单元的轴向位移(闭合运动)减少压力腔时，该腔被扩大。根据本发明，那么压力介质就从低压蓄能器被吸入该腔。
在较小活塞单元的打开运动期间，即当压力腔被扩大时，该腔被适当地减小。在这种打开运动期间，后者经由阀装置连接到高压蓄能器以使得所述高压蓄能器被装载。为了相对于机器的固定底板夹紧气缸，高压蓄能器经由方向控制阀连接到夹紧设备。高压蓄能器中的压力足够地高以允许夹紧设备啮合，即使压力腔中的压力仍然相对较低。因此，这种设计也能特别有利地用于注射压缩机。
在方向控制阀的原位置，夹紧设备连接到低压蓄能器。该低压蓄能器的压力是如此的低以致于气缸没有被夹紧。
在本发明一个特别优选的实施例中，该腔经由分支管连接到低压蓄能器和高压蓄能器，其中在低压分支管中布置有在该腔的方向上打开的止回阀(吸入阀)并且在高压分支管中布置有在高压蓄能器的方向上打开的止回阀(进液阀)。这种布置允许了在扩大该腔时从低压蓄能器吸入压力介质，而在该腔的减小期间高压蓄能器被装载。低压侧上的止回阀防止了当该腔的尺寸减小时低压蓄能器的装载，而高压侧上的止回阀防止了在较小活塞单元的向外运动期间高压蓄能器的排放。
为了限制高压蓄能器中的最大压力，在超过最大压力时将高压蓄能器连接至低压蓄能器的限压阀可设在两个分支管之间。
在一个优选实施例中，较小直径单元包括通过螺旋升降装置被电气驱动的活塞。该活塞具有中心活塞轴环和两个活塞杆，一个活塞杆延伸穿过压力腔而另一个活塞杆延伸穿过该腔。该腔侧的活塞杆的直径大于压力腔侧的活塞杆的直径。
压力腔侧的活塞杆在其自由端部包括适合于经由电磁联接器连接到气缸的锚定板。这样，活塞的轴向运动就经由锚定板和电磁联接器被传递到气缸以使得当联接器被啮合时活塞也被夹紧。
在一个实施例中，大活塞单元由多个较小模塞构成，压力腔中的压力施加于所述模塞的有效面积并且所述模塞在气缸中轴向可动地导向。
优选地经由相应的偏置弹簧在原位置的方向上对所述模塞施压。
本发明其它有利的发展构成了其它从属权利要求的主题。
具体实施方式
下面将以附图的方式详细描述本发明的优选实施例，附图示出了注射压缩机的锁闭单元的功能图。
在这种类型的锁闭单元1中，未示出的可动模具夹板通过力转换器2而被移动从而闭合、夹紧或打开模具。力转换器2轴向可动地支撑在注射模塑机的底板4上并且由电气致动器6操纵。支撑在机器4的底板上的致动器6包括电机，该电机包括定子8和连接至主轴螺母10的转子。主轴螺母10与被固定地支撑的升降螺杆12相啮合，当电机被驱动且主轴螺母10被转动时，所述升降螺杆12在轴向上移动。在所示实施例中，主轴螺母10和主轴螺杆12通过滚珠螺纹(ball rollerthread)彼此螺纹啮合。当然，也能使用其它主轴设计。
具有圆柱形设计的力转换器2在注射压缩机的底板4的多个柱14处被轴向可动地导向。力转换器2的气缸16包括多个位于其外圆周处的夹紧套筒18，所述夹紧套筒18在穿过气缸16的柱14上滑动地导向。同样也能通过未示出的更多柱实现所述导向。
气缸16沿着柱14的轴向移动通过活塞20来执行，活塞20在所示实施例中与主轴12整体地形成或者也可以安装到主轴12上。
活塞20在气缸腔中由径向伸出的活塞轴环22导向，所述气缸腔被活塞轴环22分割为压力腔24和腔26。
在活塞轴环22向右的延伸中，提供有活塞杆28，其在轴向上穿过气缸16并且其从气缸16伸出的端部安装有锚定板。在锚定板30的区域中，在气缸16处提供有电磁联接器32，其中当电流供应到电磁联接器32时锚定板30连接到气缸16。当联接器脱离时，锚定板30能离开气缸16。
形成于主轴12和活塞轴环22之间的活塞杆元件34穿过腔26。
在气缸16的凹陷36中，由弹簧40偏置入凹陷36底部处的原位置42的模塞38分别被导向为轴向移动。每个模塞38包括作用在未示出的可动模具夹板上的径向重置杆44。
经由压力管道48连接到压力腔24的气缸腔46由凹陷36的底部和模塞38限定。就液压而言，从而环形压力腔28、压力管道48和气缸16的气缸腔46形成了共同的压力介质腔。在附图右边，模塞38的有效直径之和明显大于活塞轴环22的环形端面。这个环形端面和模塞38的总表面限定了力转换器2的转换比。
根据附图，气缸16的环形腔26经由分支存储管道50连接到低压蓄能器ND和高压蓄能器HD。在通向低压蓄能器ND的分支管52中，布置有在腔26的方向上打开的止回阀，其用作吸入阀54。在另一分支管56中，步骤有在高压蓄能器HD方向上打开的止回阀，其用作进液阀58。
在两个蓄能器HD、ND和两个阀54、58之间的区域中，布置有包括限压阀62的释放管道60，限压阀62被弹簧偏置到其锁闭位置(在图中的底端)并且右侧分支管56中的压力(即高压)经由控制管道64被施加于其在打开方向上有效的控制腔。弹簧被调节为使得限压阀62在超过预定最大压力时移动到所示的打开位置从而使得高压峰值能朝着低压分支释放。
如同从附图中还能得到的，环形压力腔24通过进液管66和吸入阀68在吸入阀和低压蓄能器ND之间连接到分支管52的管段。吸入阀68是止回阀并且在环形压力腔24的方向上打开。
从高压分支管56，夹紧管70通向电气致动的方向控制阀72的输入端口。方向控制阀72的输出端口经由夹紧管道73连接到包围夹紧套筒18外周边的夹紧腔74。气缸16的夹紧套筒18的各个夹紧腔74经由连接管道76液压地互连。
3/2方向控制阀72的另一输出端口经由低压管道78连接到进液管66。
在方向控制阀72的弹簧偏置的原位置中，夹紧管道73和低压管道78彼此相连接。当电流供应道方向控制阀72的螺线管时，低压管道78被堵塞并且夹紧管70被连接到高压夹紧管道73。
假定模具被打开以将模塑零件排出并且，因此，锁闭单元返回到其如图所示的原位置。方向控制阀72和限压阀62都处于其弹簧偏置的原位置(附图中的底部)，以使得夹紧套筒18的夹紧腔74与低压相连接。电气联接器32啮合并且因而锚定板30连接到气缸16。
为了快速夹紧该模具(快速横过)，控制电气驱动器6并且适当地转动主轴螺母10。主轴螺母10的转动被转换成主轴12的轴向移动并且适当地转换为活塞20的冲程。由于联接器32已啮合并且仅有低压施加于夹紧套筒18，气缸16就依照活塞20的冲程移动。当模具已经达到用于注射压缩模塑的闭合位置时(这并不相当于完全闭合位置)，电气联接器32被转换为失效以使得锚定板30能离开气缸16。同时地，或者数毫秒之前，方向控制阀72逆着弹簧的力转换以使得高压施加于夹紧腔74。通过所述高压，夹紧套筒18被径向向内地变形并且摩擦地靠近柱14以使得气缸16相对于机器的底板被夹紧。在完成夹紧时弹簧40确保了，当模具闭合时，气缸16没有屈服到左边。
在活塞20的又一冲程下，锚定板30离开气缸16并且压力腔24减小，同时后腔24适当地扩大。压力介质从低压蓄能器经由吸入阀54进入扩大腔26。通过减小压力腔24的尺寸，气缸腔46中的压力被充分地增大以使得由于气缸腔46中产生的压力(相应于压力腔24中的压力)和模塞44的有效面积所导致的较大锁闭力减去弹簧40的力就能施加于模具。另一方面，作用在升降螺杆12上的反作用力就由压力腔24中产生的压力和活塞轴环22明显较小的环形端面减去腔26中的压力而限定，以使得球型线性驱动器(滚珠型线性驱动器)的负荷很小。
为了打开模具，方向控制阀72被转换为失效，以使得其被移动返回到其弹簧偏置的原位置，其中低压施加于夹紧腔74。与此同时，电气驱动器6被控制为使得主轴12(并且因而活塞20也如此)向左移动返回到如图所示的原位置。这种向后运动经由锚定板30被传递到气缸16，与此同时弹簧40迫使模塞38返回到所示的原位置，其中气缸腔46具有最小体积。在主轴12(并且因而活塞20也如此)的向后移动期间，压力腔24扩大，其中压力介质从低压蓄能器ND经由吸入阀68和进液管66被吸入。
腔26被适当地减小以使得压力介质经由存储管道50和分支管56以及进液阀58由此向高压蓄能器HD移动——高压蓄能器HD被装载。最大存储压力由限压阀62限制于最大值，所述最大值取决于所述阀的弹簧的力。
在达到附图所示的原位置之后，高压蓄能器HD再次被装载并且锁闭单元准备好下一循环。由于夹紧一直由高压蓄能器HD中的高压执行，夹紧力不取决于主轴12的位置，以使得当压力腔24中的压力相对较低时，也可能实现可靠的夹紧。
替代多个模塞38，也可以仅使用一单个大活塞。
本文公开了一种致动器，尤其用于注射压缩机的锁闭单元，其包括液压的力转换器，该力转换器具有两个相对彼此移动且有效面积不同的两个活塞单元。前述部件与力转换器的气缸或隔板一起包围出压力腔。较小活塞单元电气地驱动，其中较小活塞单元的轴向位移可被传递到气缸。气缸能借助于液压夹紧设备相对于注射压缩机的底板固定。根据本发明，夹紧所需的压力由高压蓄能器传送，所述高压蓄能器可在较小活塞单元的位移期间被装载。
附图标记清单
1     锁闭单元
2     力转换器
4     底板
6     电气致动器
8     定子
10    主轴螺母
12    主轴
14    柱
16    气缸
18    夹紧套筒
20    活塞
22    活塞轴环
24    压力腔
26    腔
28    活塞杆
30    锚定板
32    联接器
34    活塞杆元件
36    凹陷
38    模塞
40    弹簧
44    杆
46    气缸腔
48    压力管道
50    存储管道
52    分支管
54    吸入阀
56    分支管
58    进液阀
60    释放管道
62    限压阀
64    控制管道
66    进液管
68    吸入阀
70    夹紧管
72    方向控制阀
73    夹紧管道
74    夹紧腔
76    连接管道
78    低压管道

Claims (11)

1.一种致动器，用于注射模塑机或注射压缩机的锁闭单元、注射单元、滑块或推出器，其包括液压的力转换器(2)，该力转换器(2)具有两个相对彼此移动且有效面积不同的活塞单元(20，38)，所述活塞单元与隔板(16)一起包围出压力腔(24，46)，其中较小活塞单元(20)被电气地驱动，并且隔板(16)能借助于用来施加大轴向力的液压操作夹紧设备(18，74)相对于机器的固定底板(4)固定，并且包括适于经由阀装置与力转换器(2)的腔相连接的高压蓄能器和低压蓄能器，其特征在于该腔(26)工作地连接至较小活塞单元(20)并且在其向外移动期间被扩大并且经由阀装置(54，58)连接到低压蓄能器，并且在减小该腔(26)的尺寸时经由阀装置(54，58)连接到高压蓄能器以便将其装载，并且包括方向控制阀(72)，高压蓄能器能通过所述方向控制阀(72)连接到夹紧设备(18，74)。
2.根据权利要求1的致动器，其中方向控制阀(72)在原位置将夹紧设备(18，74)连接到低压蓄能器并且在转换位置连接到高压蓄能器。
3.根据权利要求1或2的致动器，其中该腔(26)能经由存储管道(50)连接到高压蓄能器或者低压蓄能器，其中在通向低压蓄能器的分支管(52)中提供有在该腔(26)的方向上打开的吸入阀(54)，并且在通向高压蓄能器的分支管(56)中提供有在高压蓄能器的方向上打开的进液阀(58)。
4.根据权利要求3的致动器，其中高压分支管(56)经由限压阀(64)连接到低压分支管(52)。
5.根据权利要求1的致动器，其中较小活塞单元(20)由螺旋升降装置(10，12)所驱动。
6.根据权利要求5的致动器，其中较小活塞单元包括工作地连接到主轴(12)并且具有中心活塞轴环(22)的活塞(20)，所述活塞轴环(22)将压力腔(24)与该腔(26)隔开。
7.根据权利要求6的致动器，其中活塞(20)由相应的活塞杆(28，34)穿过压力腔(24)和该腔(26)，其中压力介质腔一侧的活塞杆(28)的直径小于穿过该腔(26)的活塞杆元件(34)的直径。
8.根据权利要求7的致动器，其中活塞杆(28)穿过压力腔(24)，并且在其从气缸(16)伸出的端部支撑有锚定板(30)，所述锚定板(30)能经由电磁联接器(32)连接到气缸(16)。
9.根据权利要求1的致动器，其中大活塞单元由多个模塞(38)构成。
10.根据权利要求9的致动器，其中每个模塞(38)由偏置弹簧(40)在原位置的方向上偏置。
11.根据权利要求1的致动器，其中夹紧设备包括至少一个布置在夹紧腔(74)中的夹紧套筒(18)，所述夹紧腔(74)能经由方向控制阀(72)连接到高压蓄能器或低压蓄能器。
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